[發明專利]一種面向環境感知的摩擦電-電磁復合流速檢測裝置

在審

• 申請號: 202110697976.9
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113433343A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 李龍;蔣奕晨;汪田鴻;金滔;張泉;田應仲
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01P5/06
• 分類號: G01P5/06;H02K35/02;H02K7/18;H02N1/04;H02J7/32
• 代理公司: 上海新隆知識產權代理事務所(普通合伙) 31366
• 代理人: 金利琴

1.一種面向環境感知的摩擦電-電磁復合流速檢測裝置，其特征在于：包括亞克力管-旋轉模塊(1)，彈簧-磁鐵電磁感應模塊(2)，摩擦納米發電模塊(3)以及無線傳輸電源管理模塊(4)，所述的彈簧-磁鐵電磁感應模塊(2)的彈簧(8)的一端與亞克力管-旋轉模塊(1)的三棱柱形旋轉中心塊(5)相固聯，所述亞克力管-旋轉模塊(1)的亞克力管(6)的一端通過支撐塊(7)固定在三棱柱形旋轉中心塊(5)的外邊緣上，另一端與摩擦納米發電模塊(3)的支撐盤(11)固定。

2.根據權利要求1所述的一種面向環境感知的摩擦電-電磁復合流速檢測裝置，其特征在于：所述亞克力管-旋轉模塊(1)，包括三棱柱形旋轉中心塊(5)，亞克力管(6)，三棱柱形旋轉中心塊(5)的三個柱面間呈相互120度的夾角，三個亞克力管(6)的一端均通過支撐塊(7)與三棱柱形旋轉中心塊(5)的外邊緣形成固聯，三個亞克力管(6)之間在平面上形成相互120度的夾角，當三個亞克力管(6)受到圓周切向力的作用，整個裝置會繞著所述三棱柱形旋轉中心塊(5)的旋轉軸旋轉。

3.根據權利要求1所述的一種面向環境感知的摩擦電-電磁復合流速檢測裝置，其特征在于：所述彈簧-磁鐵電磁感應模塊(2)，包括彈簧(8)，圓柱形磁鐵(10)，感應線圈(9)；所述圓柱形磁鐵(10)與彈簧(8)的一端固聯，另一端處于懸空狀態；彈簧(8)的另一端被固定在亞克力管-旋轉模塊(1)的三棱柱形旋轉中心塊(5)上；用于電磁感應的所述感應線圈(9)被均勻地分布在所述亞克力管(6)的外壁上，所述圓柱形磁鐵(10)在外部合力的作用下在所述亞克力管(6)內作直線往復運動，所述亞克力管(6)外壁上的感應線圈(9)切割圓柱形磁鐵(10)的磁感線包絡圈，得到感應交流電信號，從而實現機械能向電能的轉換。

4.根據權利要求1所述的一種面向環境感知的摩擦電-電磁復合流速檢測裝置，其特征在于：所述摩擦納米發電模塊(3)，包括支撐盤(11)，正極摩擦層(12)，負極摩擦層(13)，導電層(14)，絕緣外殼(15)；所述負極摩擦層(13)和導電層(14)相互粘附，形成物理接觸；所述正極摩擦層(12)與負極摩擦層(13)被對應地放置在拱形絕緣外殼(15)相互對應的內壁上，絕緣外殼(15)被固定在支撐盤的表面，所述支撐盤(11)與亞克力管-旋轉模塊(1)的亞克力管(6)的遠離旋轉中心的一端固定，當所述彈簧-磁鐵電磁感應模塊(2)的圓柱形磁鐵(10)受到重力、離心力以及彈簧彈力的合力的作用下，在所述亞克力管(6)內作直線往復運動，當圓柱形磁鐵(10)往遠離旋轉軸的方向運動的時候會實現對于所述絕緣外殼(15)的擠壓，當圓柱形磁鐵(10)往靠近旋轉中心軸線的方向運動的時候會實現與所述絕緣外殼(15)的分離，這樣的一種運動模式會實現摩擦納米發電模塊(3)內部正極摩擦層(12)與負極摩擦層(13)之間的接觸分離，產生交流脈沖信號，從而實現機械能向電能的轉換。

5.根據權利要求1所述的一種面向環境感知的摩擦電-電磁復合流速檢測裝置，其特征在于：所述無線傳輸電源管理模塊(4)，彈簧-磁鐵電磁感應模塊(2)和摩擦納米發電模塊(3)產生的電能傳輸至電源收集模塊(16)并最終存儲在儲能電池(17)上，當電量達到預設的閾值時，單片機數據處理模塊(18)工作，并將電信號進行處理后，經低功耗藍牙模塊(19)進行無線傳輸。